Πολλές καρδιακές προσβολές συμβαίνουν τις πρώτες πρωινές ώρες. Αλλά όχι μόνο τα καρδιακά προβλήματα: πολλές άλλες ασθένειες τείνουν να εμφανίζονται τις πρώτες πρωινές ώρες. Τώρα, έρευνα στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Ισραήλ ανακάλυψε μια πιθανή εξήγηση για αυτό το μυστηριώδες φαινόμενο.
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Cell Metabolism», οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ένα βασικό συστατικό του κιρκαδιανού ρολογιού μας (το εσωτερικό 24ωρο μοριακό ρολόι που λειτουργεί σε κάθε κύτταρο) ρυθμίζει επίσης την αντίδραση του οργανισμού στην έλλειψη οξυγόνου. Αυτό το συστατικό, το οποίο αλλάζει κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας, μπορεί να επηρεάσει τον χρόνο εμφάνισης των ασθενειών που επηρεάζονται από τον κύκλο του οξυγόνου του σώματος.
Ως όντα που αναπνέουν, η ικανότητά μας να ανιχνεύουμε και να ανταποκρινόμαστε στην έλλειψη οξυγόνου είναι τόσο ζωτικής σημασίας για εμάς όσο και ο αέρας που αναπνέουμε.
Το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής 2019 απονεμήθηκε σε τρεις ερευνητές που ανακάλυψαν τον επαγόμενο από την υποξία παράγοντα 1-άλφα (HIF-1α), την πρωτεΐνη-κλειδί που καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο κάθε κύτταρο ανταποκρίνεται στην έλλειψη οξυγόνου.
Όσο υπάρχει αρκετό οξυγόνο, η πρωτεΐνη παραμένει ασταθής και διασπάται γρήγορα- όταν όμως το οξυγόνο είναι σπάνιο, σταθεροποιείται, συσσωρεύεται και εισέρχεται στον πυρήνα των κυττάρων, όπου ενεργοποιεί πολυάριθμα ζωτικά γονίδια για να ανταποκριθούν στην έλλειψη οξυγόνου.
Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι ο HIF-1α δεν είναι ο μόνος παράγοντας-κλειδί.
Η μελέτη διαπίστωσε ότι η πρωτεΐνη BMAL1, βασικό συστατικό του κιρκαδιανού ρολογιού μας, παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίδραση του οργανισμού στην έλλειψη οξυγόνου και απαιτείται για τη σταθεροποίηση και ενεργοποίηση της πρωτεΐνης HIF-1α.
Επιπλέον, υποδηλώνει ότι η BMAL1 είναι κάτι περισσότερο από ένας απλός «ενισχυτής» και ότι παίζει ρόλο ανεξάρτητο από τον HIF-1α στην ενεργοποίηση του σχεδίου του οργανισμού για την αντιμετώπιση της έλλειψης οξυγόνου. Αυτά τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να εξηγήσουν γιατί η αντίδραση του οργανισμού στην έλλειψη οξυγόνου και η αντιμετώπισή του με διάφορες ιατρικές καταστάσεις αλλάζουν κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας.
Πρωτεΐνη της ημέρας, πρωτεΐνη της νύχτας
Η εργασία έδειξε ότι οι πρωτεΐνες HIF-1α και BMAL1 είναι το κλειδί για την ενεργοποίηση των απαραίτητων γενετικών μηχανισμών απέναντι στην υποξία. Χρησιμοποιώντας γενετικά τροποποιημένα ποντίκια με έλλειψη μιας ή και των δύο πρωτεϊνών στο ήπαρ, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο HIF-1α δεν συσσωρεύεται χωρίς την BMAL1, επηρεάζοντας την απόκριση στην υποξία. Επιπλέον, τα ποντίκια χωρίς και τις δύο πρωτεΐνες είχαν υψηλή θνησιμότητα υπό υποξία τη νύχτα, η οποία σχετίζεται με τις κιρκαδιανές μεταβολές της BMAL1.
Παραδόξως, αν και τα ποντίκια είχαν ήπια ηπατική βλάβη, η αιτία θανάτου συνδέθηκε με τη χαμηλή ικανότητα των πνευμόνων να απορροφούν οξυγόνο, ένα φαινόμενο παρόμοιο με το ηπατοπνευμονικό σύνδρομο στους ανθρώπους. Αυτό το ζωικό μοντέλο θα μπορούσε να βοηθήσει στη διερεύνηση των μηχανισμών αυτής της πάθησης και στην ανάπτυξη νέων θεραπειών.
«Εντοπίσαμε αυξημένη παραγωγή μονοξειδίου του αζώτου στους πνεύμονες, η οποία προκαλεί διαστολή των αιμοφόρων αγγείων. Ως αποτέλεσμα, το αίμα ρέει στους πνεύμονες πολύ πιο γρήγορα και δεν παρέχει αποτελεσματικά οξυγόνο», γράφουν οι συγγραφείς.
Ωστόσο, αναγνωρίζουν ότι δεν γνωρίζουν ακόμη μέσω ποιων μηχανισμών η ηπατική βλάβη επηρεάζει τη λειτουργία των πνευμόνων, αλλά τα πρώτα ευρήματα από το γενετικό μοντέλο ποντικού μας υποδεικνύουν μια ενδιαφέρουσα ομάδα πρωτεϊνών που θα μπορούσαν να αποτελούν μέρος της επικοινωνίας μεταξύ του ήπατος και των πνευμόνων.
«Στα ποντίκια που ανέπτυξαν ηπατοπνευμονικό σύνδρομο, αυτή η επικοινωνία ήταν διαταραγμένη. Εάν αυτές οι πρωτεΐνες παράγονται και στους ανθρώπους και πράγματι σχετίζονται με το σύνδρομο, θα μπορούσαν να αποτελέσουν στόχο για μελλοντική θεραπεία», καταλήγουν.
